aplicaciones a la industria petrolera ing. eduardo asta soldadura de reparaciÓn y mantenimiento

Aplicaciones a la Industria Petrolera

Ing. Eduardo Asta

SOLDADURA DE REPARACIÓN Y MANTENIMIENTO

SOLDADURA DE REPARACIÓN Y MANTENIMIENTOAplicaciones a la Industria Petrolera

// PROCESOS DE SOLDADURA POR ARCO ELÉCTRICO

Soldadura de Reparación y MantenimientoAplicaciones a la Industria Petrolera

Módulo I: Procesos de Soldadura por Arco Eléctrico

• 1.0 Procesos de Soldadura por Arco Eléctrico (parte 1)

• 2.0 Procesos de Soldadura por Arco Eléctrico (parte 2)

• 3.0 Características de los materiales base: Aceros y Fundiciones

• 4.0 Características de los materiales base: Soldabilidad de los aceros y prevención de riesgos

• 5.0 Ensayos de Soldabilidad y Selección de consumibles

SESIÓN 4

Características de los Materiales Base:

Soldabilidad de los Aceros y Prevención de

Riesgos


TEMAS DE LA SESION

• Soldabilidad de los Aceros

• Carbono Equivalente

• IIW• Ito y Bessyo

• Diagrama de Gaville

• Riesgo de Aparición de fisuras

• Hidrógeno Difusible

• Precalentamiento

• Control del Nive de Hidrógeno


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // TEMAS DE LA SESIÓN


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // SOLDBILIDAD DE LOS ACEROS

Soldabilidad de los aceros

Regiones de la unión soldada


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // CARBONO EQUIVALENTE

15

)(

5

)(

6

)( CuNiVMoCrSiMnCCE

Carbono Equivalente

Fórmula IIW: en % de peso



V510

V

15

Mo

20

Cr

60

Ni

20

Cu

20

Mn

30

SiCcmP

Carbono Equivalente

Fórmula de Ito y Bessyo : en % de peso



Soldabilidad de los aceros

DIAGRAMA DE ENFRIAMIENTO CONTINUO, Curva CCT


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS

Soldabilidad de los Aceros

Típico diagrama CCT


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // DIAGRAMA DE GAVILLE

Zona I: Baja tendencia a la fisuración

Zona II: Moderada tendencia a la fisuración

Zona III: Alta tendencia a la fisuración

Soldabilidad, diagrama de Gaville


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // RIESGOS DE LA APARICIÓN DE FISURAS

Riesgo a la aparición de fisuras en frío en soldadura de mantenimiento

• Este es uno de los mayores problemas de integridad

estructural en las soldaduras de mantenimiento.

• Puede aparecer tanto en MS como en ZAC

• Problema típico en soldaduras de reparación y/o recargue

cuando el acero es de alta resistencia, alto CE.

• Aceros no identificados pero que muestran dificultades

para ser soldados


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // RIESGO DE LA APARICIÓN DE FISURAS

Riesgo a la aparición de fisuras en frío

Factores de riesgo

• Hidrógeno difusible

• Microestructura

• Tensiones


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // FORMAS DE CONTROL DEL RIEGO DE FISURAS

Utilizar procesos y consumibles de bajo nivel de hidrógeno( ej.: electrodos básicos)

• Control del aporte térmico y/o aplicación de

precalentamiento

• Control de la temperatura entre pasadas

• Aplicación de poscalentamiento y/o enfriamiento en

material termoaislante

• Tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT)

• Aplicación de martillado; shot peening

Formas de control del riesgo a la aparición de fisuras en frío en la soldadura de mantenimiento


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // HIDRÓGENO DIFUSIBLE

Los procesos y consumibles de soldadura pueden ser Los procesos y consumibles de soldadura pueden ser clasificados en relación con su clasificados en relación con su contenido de hidrógeno en: de muy bajo, bajo, medio y alto nivel. en: de muy bajo, bajo, medio y alto nivel.

Muy bajo, menor que 5 ml /100 g.( ejem. Electrodos

Básicos)

Bajo, entre 5 y 10 ml /100 g. (ejem. Electrodos

Básicos)

Medio, entre 10 y 15 ml /100 g. (ejem. Electrodos

Rutílicos)

Alto, mayor que 15 ml /100 g.(ejem. Electrodos

Celulósicos)

Hidrógeno Difusible


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // DISTRIBUCION DE HIDRÓGENO EN METAL DE SOLDADURA

Distribución de Hidrógeno en metal de soldadura por proceso y tipo de consumible


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // TEMPERATURA DE PRECALENTAMIENTO

Métodos predictivos para establecer la temperatura de precalentamiento

Norma British Standard BS 5135

Nomograma de Coe

Criterio de Duren

Criterio de Ito y Bessyo

Criterio de Suzuki y Yurioka

Método de Seferian

Método del Instituto Internacional de Soldadura

ANSI/AWS D1.1, Código de Estructuras Soldadas en

Acero

Método de la Carta


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // CÁLCULO DE PRECALENTAMIENTO

Cálculo de Precalentamiento AWS D1.1

• Método de control de la DurezaMétodo de control de la Dureza

• Método de control del HidrógenoMétodo de control del Hidrógeno


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // CONTROL DEL NIVEL DE HIDROGENO

Tabla -1 Agrupamiento del Indice de Suceptibilidad como Función del Nivel de Hidrógeno “H”

y Parámetro de Composición(Carbono Equivalente) Pcm Agrupamiento por Indice2 de Susceptibilidad Carbono Equivalente = Pcm

1

Nivel de Hidrógeno, H

<0.18 <0.23 <0.28 <0.33 <0.38

H1 A B C D E H2 B C D E F H3 C D E F G Notas

1. B510

V

15

Mo

20

Cr

62

Ni

20

Cu

20

Mn

30

SiCcmP

2. Indice de susceptibilidad – 12Pcm +log10 H. 3. Las Agrupaciones de Indice de Susceptibilidad, desde A hasta G, abarcan el efecto combinado del parámetro de

composición, Pcm , y nivel de hidrógeno, H, de acuerdo con las fórmulas mostradas en Nota 2. Las cantidades numéricas exactas se obtienen de la Nota 2 usando los valores de Pcm establecidos y los siguientes valores de H, dado en ml/100g de metal de soldadura: H1 – 5; H2 – 10; H3 – 30. Por una conveniencia mayor, Los Agrupamientos de Indice de Susceptibilidad fueron expresados en la tabla por medio de letras, desde la A hasta G, para cubrir los siguientes rangos estrechos:

A = 3.0; B = 3.1-3.5; C = 3.6-4.0; D = 4.1-4.5; E = 4.6-5.0; F = 5.1-5.5; G = 5.6-7.0 Estos agrupamientos son usados en la Tabla -2 en conjunto con la restricción y el espesor para determinar la temperatura de precalentamiento y entre pasada.

Control del nivel de Hidrógeno


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // CONTROL DEL NIVEL DE HIDRÓGENO

Tabla -2Temperaturas Mínimas de Precalentamiento y Entre Pasadas para Tres Niveles de Restricción

Temperatura Mínima de Precalentamiento y Entre Pasada (°C)Agrupamiento del Indice de SusceptibilidadNivel de

RestricciónEspesor *

mm A B C D E F G<10 <20 <20 <20 <20 60 140 159

10-20 <20 <20 20 60 100 140 15020-38 <20 <20 20 80 110 140 15038-75 20 20 40 95 120 140 150

Bajo

>75 20 20 40 95 120 140 150<10 <20 <20 <20 <20 70 140 160

10-20 <20 <20 20 80 115 140 16020-38 20 20 75 110 140 150 16038-75 20 80 110 130 150 150 160

Medio

>75 95 120 140 150 160 160 160<10 <20 <20 20 40 110 159 160

10-20 <20 20 65 105 140 160 16020-38 20 85 115 140 150 160 16038-75 115 130 150 150 160 160 160

Alto

>75 115 130 150 150 160 160 160

*El espesor es aquel de la parte más gruesa a ser soldada.

Control del nivel de Hidrógeno

CONCLUSIÓN La soldabilidad de un acero está relacionada en forma directa con el contenido individual de Carbono (%C) y de los elementos de aleación que actúan en el mismo sentido que el C.

Una forma de establecer la soldabilidad del acero, en forma predictiva, es a través de aplicar alguna de las fórmulas de Carbono Equivalente (CE)

El riesgo de fisuración en frío es un serio problema que puede con frecuencia aparecer en la soldadura de mantenimiento. Puede presentarse tanto en la Zona Afectada por el Calor (ZAC) y en el Metal de Soldadura (MS)

Los factores de riesgo para la fisuración en frío son: hidrógeno difusible, microestructura, tensiones (residuales)


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // CONCLUSIÓN

ACTIVIDADDE DEBATE

1- Tomando el caso planteado en la actividad de debate de la Sesión 3, evaluar la soldabilidad del acero y las precauciones a incorporar en el procedimiento de soldadura (EPS o WPS).


// CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES BASE // ACTIVIDAD DE DEBATE

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